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Epigenomic regulation and its role in mechanisms of infertility

Research Project

Project/Area Number 20K09543
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56030:Urology-related
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

Tomizawa Shinichi  横浜市立大学, 医学部, 講師 (00704628)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsエピジェネティクス / 生殖細胞 / 精子形成 / 幹細胞 / ヒストン修飾 / 不妊 / Kmt2b / Tsga8 / 不妊症 / エピゲノム
Outline of Research at the Start

精子形成異常を伴う「男性不妊症」の4~6割の発症機序は不明といわれる。正常な精子形成にはDNA、染色体構造、エピゲノムのいずれにも問題がないことが求められる。「エピゲノム」は主に染色体上に施される修飾の状態のことで、これがないと遺伝子は正常に発現することができなくなる。ところが、エピゲノム異常と不妊との関係についてはいまだ未知の部分が多い。我々はこれまでに、エピゲノム修飾にかかわるKmt2bタンパク質がないと精子形成がうまくいかないことを示した。本研究ではKmt2bが関与する遺伝子の中から不妊につながるものを同定し機能を調べることで、不妊発症機構解明への貢献を目指す。

Outline of Final Research Achievements

This study aims to understand infertility mechanisms from an epigenetic perspective. Histone modifications are crucial for correct germ cell development. For example, the loss of one of the histone methyltransferases, KMT2B, causes impaired differentiation of spermatogonial stem cells. In this study, to unveil the effect of KMT2B in more detail, knockout mice for two genes targeted by KMT2B, i.e., Tsga8 and Wfdc15a, were analyzed. We found that both of these genes are crucial for spermatogenesis after the round spermatid stage. Therefore, we conclude that KMT2B not only regulates spermatogonial stem cell differentiation but also affects later spermatogenesis through epigenomic regulation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

男性不妊は不妊症全体の約半数に関与している。ところが、男性不妊の大きな原因となる精子形成不全の発症機序の多くは未解明である。また、エピゲノムの異常がもたらす精子形成への影響は極めて複雑であり、研究途上である。
ヒストン修飾酵素KMT2Bは精子幹細胞において約1000個の遺伝子の発現を制御し、KMT2Bの欠損は精子幹細胞分化の障害を引き起こすことがわかっていたが、その詳細はほとんど明らかではなかった。本研究ではKMT2Bが構築するエピゲノムの詳細と、その制御下にある遺伝子が精子形成に与える影響を明らかにしたもので、不妊症の分子レベルの理解に寄与するものである。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Tsga8 is required for spermatid morphogenesis and male fertility in mice2021

    • Author(s)
      Kobayashi Yuki、Tomizawa Shin-ichi、Ono Michio、Kuroha Kazushige、Minamizawa Keisuke、Natsume Koji、Dizdarevic Selma、Dockal Ivana、Tanaka Hiromitsu、Kawagoe Tatsukata、Seki Masahide、Suzuki Yutaka、Ogonuki Narumi、Inoue Kimiko、Matoba Shogo、Anastassiadis Konstantinos、Mizuki Nobuhisa、Ogura Atsuo、Ohbo Kazuyuki
    • Journal Title

      Development

      Volume: 148 Issue: 8

    • DOI

      10.1242/dev.196212

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 生殖細胞発生と胚発生のための幹細胞クロマチンプライミング2023

    • Author(s)
      Tomizawa S, Kobayashi Y, Fellows R, Suzuki Y, Ogura A, Ohbo K
    • Organizer
      第16回エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規プロテアーゼインヒビターによる精子形成制御2023

    • Author(s)
      富澤信一, Rachel Fellows, 尾野道男, 黒羽一誠, Ivana Dockal, 南澤恵佑, 鈴木穣, 才津 浩智, 大保和之
    • Organizer
      第46回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Role of a novel protease inhibitor for spermatogenesis and immune homeostasis2023

    • Author(s)
      富澤信一, Rachel Fellows, 尾野道男, 黒羽一誠, Ivana Dockal, 南澤恵佑, 鈴木穣, 才津 浩智, 大保和之
    • Organizer
      第128回日本解剖学会総会全国学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Spermatogonial chromatin priming for spermiogenic and post-fertilization development2022

    • Author(s)
      Tomizawa S, Kobayashi Y, Fellows R, Suzuki Y, Ogura A, Ohbo K
    • Organizer
      The International Symposium “Totipotency and Germ Cell Development”
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Regulation of male germ cell development through KMT2B-dependent epigenetic programming2022

    • Author(s)
      富澤信一、小林裕貴、Rachel Fellows、尾野道男、黒羽一誠、田中宏光、河越龍方、才津浩智、鈴木穣、水木信久、小倉淳郎、大保和之
    • Organizer
      第127回 日本解剖学会総会・全国集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Regulation of spermatogenesis by Kmt2b-dependent epigenome in spermatogonial stem cells2021

    • Author(s)
      Yuki Kobayashi, Shin-ichi Tomizawa, Michio Ono, Kazushige Kuroha, Tatsukata Kawagoe, Masahide Seki, Yutaka Suzuki, Narumi Ogonuki, Kimiko Inoue, Shogo Matoba, Nobuhisa Mizuki, Atsuo Ogura, Kazuyuki Ohbo
    • Organizer
      第14回エピジェネティクス研究会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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